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    西南交大王勇教授:超聲波輔助沉積技術構建高效去除有機染料的PVDF/GO膜

     
    發布日期:2018-10-17
     

    環境污染極大地影響著社會的可持續發展和人類健康,在環境污染物中,有機染料廣泛存在紡織、化妝品、印刷等各個行業排出的廢水中。大多數有機染料是水溶性的,它們具有很強的毒性,因此必須完全去除廢水中的有機染料。氧化石墨烯(GO)薄片是石墨粉末經化學氧化及剝離后的產物,在GO片層中,除了存在一些處于sp3狀態碳原子外,大多數碳原子仍處于sp2狀態。特殊的結構特征賦予了GO與有機染料有很強的相互作用。一方面,GO可表現出π-π相互作用;另一方面,GO展出在水性條件下負電荷,顯示出與陽離子染料的靜電相互作用。此外,GO還具有優異的親水性。因此,GO被認為是可去除廢水中有機染料的優異吸附劑。但是,大多數GO吸附劑在水中分散,結構穩定性差。因此,GO基吸附劑的再生和回收是相對困難,并且由于懸浮GO的存在導致形成二次污染。

    近日,西南交通大學王勇教授課題組利用超聲波輔助沉積技術制備了復合聚(偏氟乙烯)(PVDF)/氧化石墨烯(GO)膜。將首先將通過靜電紡絲技術獲得的電紡PVDF纖維膜浸入GO水溶液中,然后在100W功率下對混合物進行超聲波處理。微觀結構表征和親水性測量證實大量GO摻入PVDF膜中。然后研究了復合PVDF/GO膜對亞甲基藍(MB)的吸附能力。結果表明,超聲時間和GO濃度決定了復合膜中GO的含量,也決定了復合膜的吸附容量。吸附動力學和吸附等溫線的研究表明,復合PVDF/GO膜對MB的最大吸附容量為621.1mg g-1。此外,復合PVDF/GO膜表現出優異的再生能力。這項工作表明,復合PVDF/GO膜是去除廢水中有機染料潛在的吸附劑。


    圖1:SEM圖像顯示了同PVDF/0.1GO復合膜在0.1g L-1 GO水溶液中進行不同時間超聲波處理后的形態。圖中顯示的數據表示每克膜的GO負載量。(a,b) PVDF/0.1GO-15,(c,d) PVDF/0.1GO-30和(e,f) PVDF/0.1GO-60


    圖2:SEM圖像顯示了同PVDF/0.5GO復合膜在0.5g L-1 GO水溶液中進行不同時間超聲波處理后的形態。圖中顯示的數據表示每克膜的GO負載量。(a, d) PVDF/0.5GO-15,(b,e) PVDF/0.5GO-30和(c,f) PVDF/0.5GO-60


    圖3:SEM圖像顯示了同PVDF/1GO復合膜在1g L-1 GO水溶液中進行不同時間超聲波處理后的形態。圖中顯示的數據表示每克膜的GO負載量。(a, d) PVDF/1GO-15,(b,e) PVDF/1GO-30和(c,f) PVDF/1GO-60


    圖4:復合PVDF/GO膜借助超聲波處理制備方法的示意圖。(a)通過靜電紡絲技術制備PVDF纖維膜,(b)在超聲波處理過程中PVDF膜在GO水溶液中溶脹,(c) GO遷移到溶脹的PVDF膜的孔隙中和(d) 停止超聲處理,GO摻入PVDF膜中。

     
     
     

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